虚拟内存(Virtual Memory) 是计算机系统内存管理非常重要的一个技术，本质上来说它只是逻辑存在的，是一个假想出来的内存空间，主要作用是作为进程访问主存（物理内存）的桥梁并简化内存管理。

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物理地址：是真正的物理地址，内存地址寄存器中的地址。
虚拟地址：程序访问的是这个地址。
通过 MMU 将虚拟地址转换为物理地址后，再通过总线传到物理内存设备，进而完成相应的物理内存读写请求。
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虚拟地址翻译为物理地址机制

分段机制

分段机制（Segmentation） 以段(一段 连续 的物理内存)的形式管理/分配物理内存。应用程序的虚拟地址空间被分为大小不等的段，段是有实际意义的，每个段定义了一组逻辑信息，例如有主程序段 MAIN、子程序段 X、数据段 D 及栈段 S 等。

简单来说，就是通过段表来进行映射虚拟地址和物理地址，包含：

  • 段号：标识着该虚拟地址属于整个虚拟地址空间中的哪一个段。
  • 段内偏移量：相对于该段起始地址的偏移量。

翻译过程就是：

  1. MMU 首先解析得到虚拟地址中的段号；
  2. 通过段号去该应用程序的段表中取出对应的段信息（找到对应的段表项）；
  3. 从段信息中取出该段的起始地址（物理地址）加上虚拟地址中的段内偏移量得到最终的物理地址。
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缺点

容易造成内存外部碎片
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分页机制

分页管理通过 页表（Page Table） 映射虚拟地址和物理地址。

分页机制下的虚拟地址由两部分组成：

  • 页号：通过虚拟页号可以从页表中取出对应的物理页号；
  • 页内偏移量：物理页起始地址+页内偏移量=物理内存地址。

翻译过程：

  • MMU 首先解析得到虚拟地址中的虚拟页号；
  • 通过虚拟页号去该应用程序的页表中取出对应的物理页号（找到对应的页表项）；
  • 用该物理页号对应的物理页起始地址（物理地址）加上虚拟地址中的页内偏移量得到最终的物理地址。

单级页表

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